JP3252834B2 - Exposure apparatus and exposure method - Google Patents

Exposure apparatus and exposure method

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JP3252834B2
JP3252834B2 JP17424199A JP17424199A JP3252834B2 JP 3252834 B2 JP3252834 B2 JP 3252834B2 JP 17424199 A JP17424199 A JP 17424199A JP 17424199 A JP17424199 A JP 17424199A JP 3252834 B2 JP3252834 B2 JP 3252834B2
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illumination light
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illumination
pitch
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直正 白石
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216Mask projection systems

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子等の回
路パターンを転写する場合に使用される投影型露光装置
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection exposure apparatus used for transferring a circuit pattern of a semiconductor device or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来この種の装置は、図4に示すような
構成であった。図4は、従来の技術における投影型露光
装置のレチクルのフーリエ変換面からウェハまでの概略
的な構成を示す図である。レチクル18を照明する光束
(露光光)は、フーリエ変換面(照明光学系内の開口絞
りの位置)12上で光軸(AX)を中心とした強度分布
を持つ光束であり、従ってレチクル18に垂直な方向を
中心とした一定の角度を以て入射する。ここではフーリ
エ面12内の光軸AX上の一点を通る光束のみについて
考える。この光束はレチクル上の回路パターン19によ
り回折され、0次回折光Do、+1次回折光Dp、−1
次回折光Dmを発生する。このとき回折光DoとDpの
なす角θと、回折光DoとDmのなす角θとは等しく、
また回路パターン19のピッチをP、露光光の波長をλ
とすれば、回折角θはsinθ=λ/Pで定まる。この
sinθの値が投影光学系20の物体側(レチクル18
側)の開口数より小さいものであれば、0次回折光Do
及び±1次回折光Dpは投影光学系20を透過し、ウェ
ハ22上に集光、干渉して回路パターン19の像を結像
する。
2. Description of the Related Art Conventionally, this type of apparatus has a configuration as shown in FIG. FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration from the Fourier transform surface of a reticle to a wafer of a projection type exposure apparatus in the related art. The light beam (exposure light) illuminating the reticle 18 is a light beam having an intensity distribution centered on the optical axis (AX) on the Fourier transform surface (position of the aperture stop in the illumination optical system) 12. Light is incident at a certain angle centered on the vertical direction. Here, only a light beam passing through a point on the optical axis AX in the Fourier plane 12 will be considered. This light beam is diffracted by the circuit pattern 19 on the reticle, and the 0th-order diffracted light Do, the + 1st-order diffracted light Dp, -1
Next-order diffracted light Dm is generated. At this time, the angle θ between the diffracted lights Do and Dp is equal to the angle θ between the diffracted lights Do and Dm, and
The pitch of the circuit pattern 19 is P, and the wavelength of the exposure light is λ.
Then, the diffraction angle θ is determined by sin θ = λ / P. The value of this sin θ is the object side of the projection optical system 20 (the reticle 18
Side), the zero-order diffracted light Do
The ± first-order diffracted light Dp passes through the projection optical system 20, condenses and interferes on the wafer 22, and forms an image of the circuit pattern 19.

【0003】また最近では、ウェハ上に解像可能な回路
パターンの最小ピッチ(線幅)を小さくするため、例え
ば特公昭63−50811号公報に開示されているよう
な位相シフトレチクルを用いることも提案されている。
Recently, in order to reduce the minimum pitch (line width) of a circuit pattern resolvable on a wafer, a phase shift reticle disclosed in Japanese Patent Publication No. 63-50811 may be used. Proposed.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
如き従来の技術においては、回路パターンのピッチPが
微細化すると、sinθの値は増大し、遂には投影光学
系のレチクル側の開口数NAMより大きくなってしま
う。すると、最早±1次回折光Dp、Dmは投影光学系
20を透過することはできなくなり、ウェハ22に達す
る光束は0次回折光Doのみとなってしまう。0次回折
光のみがウェハに達しても干渉縞は生じず、従って、回
路パターンの像を結ぶことは不可能となる。つまり、従
来の露光装置では、P=λ/NAMで与えられるピッチ
Pが、ウェハに転写される最小のレチクル上パターンサ
イズであった。
However, in the prior art as described above, when the pitch P of the circuit pattern is reduced, the value of sin θ increases, and finally the numerical aperture NA M on the reticle side of the projection optical system. It will be larger. Then, the ± 1st-order diffracted lights Dp and Dm can no longer pass through the projection optical system 20, and the light flux reaching the wafer 22 is only the 0th-order diffracted light Do. Even if only the zero-order diffracted light reaches the wafer, no interference fringes are generated, and it is impossible to form an image of the circuit pattern. That is, in conventional exposure apparatus, the pitch P given by P = lambda / NA M was the smallest of the reticle on the pattern size to be transferred to the wafer.

【0005】また位相シフトレチクルを用いる場合にお
いても、この位相シフトレチクルの製造、及び検査が困
難であった。
[0005] Even when a phase shift reticle is used, it has been difficult to manufacture and inspect the phase shift reticle.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明による露光装置
は、マスク(18)に照明光を照射する照明光学系(1
〜17)と、照明光を基板(22)上に投射する投影光
学系(20)とを備え、マスクのパターン(19)を基
板上に転写する。そして、照明光(L5)が所定の入射
角で異なる方向からマスクに入射するように、照明光学
系の瞳面(12)上で光軸(AX)から偏心した複数の
位置にそれぞれ照明光の強度中心を設定する可動光学部
材(9;9a,9b;9c)と、基板上にパターンを転
写するとき、照明光の強度中心が複数の位置にそれぞれ
切り替えられるように可動光学部材を駆動する駆動部材
(10a,10b;10c,10d;10e)とを設け
る。
An exposure apparatus according to the present invention comprises an illumination optical system (1) for irradiating a mask (18) with illumination light.
17) and a projection optical system (20) for projecting illumination light onto the substrate (22), and transfers the mask pattern (19) onto the substrate. Then, the illumination light (L5) is respectively set at a plurality of positions decentered from the optical axis (AX) on the pupil plane (12) of the illumination optical system such that the illumination light (L5) is incident on the mask at a predetermined incident angle from different directions. A movable optical member (9; 9a, 9b; 9c) for setting an intensity center; and a drive for driving the movable optical member such that when the pattern is transferred onto the substrate, the intensity center of the illumination light can be switched to a plurality of positions. The members (10a, 10b; 10c, 10d; 10e) are provided.

【0007】さらに、本発明による露光方法は、照明光
学系(1〜17)を通してマスク(18)に照明光を照
射するとともに、投影光学系(20)を介して照明光で
基板(22)を露光するものである。そして、照明光
(L5)が所定の入射角で異なる方向からマスクに入射
するように、照明光学系内で可動光学部材(9;9a,
9b;9c)を移動して、照明光学系の瞳面(12)上
で光軸(AX)から偏心した複数の位置にそれぞれ照明
光の強度中心を切り替えて設定し、複数の位置にそれぞ
れ照明光の強度中心を設定することで基板に与えられる
露光量が所定値に達した時点で照明光のマスクへの照射
を終了する。
Further, according to the exposure method of the present invention, the mask (18) is irradiated with illumination light through the illumination optical systems (1 to 17), and the substrate (22) is irradiated with the illumination light through the projection optical system (20). Exposure. Then, the movable optical member (9; 9a, 9a, 9a,
9b), the intensity center of the illumination light is switched and set to a plurality of positions decentered from the optical axis (AX) on the pupil plane (12) of the illumination optical system, and the illumination is respectively performed at the plurality of positions. When the exposure amount given to the substrate by setting the light intensity center reaches a predetermined value, the irradiation of the illumination light onto the mask is terminated.

【0008】また、照明光の強度中心を設定する複数の
位置は、照明光学系の瞳面上で光軸からパターンの配列
方向に離れるとともに、パターンの微細度に応じて光軸
との距離がほぼ等しく設定される。なお、パターンが第
1方向に第1ピッチで配列される周期構造を有すると
き、複数の位置は、照明光学系の瞳面上で光軸から第1
方向に関してそれぞれ第1ピッチに応じた距離だけ離れ
た平行な一対の第1線分(Lα、Lβ)上に設定され
る。このとき、照明光の波長をλ、第1ピッチをPとし
て、照明光の入射角ψがsinψ=λ/2Pとなるよう
に各第1線分と光軸との距離を設定する。
Further, the plurality of positions for setting the intensity center of the illumination light are separated from the optical axis in the pattern arrangement direction on the pupil plane of the illumination optical system, and the distance from the optical axis is changed according to the fineness of the pattern. Set almost equal. When the pattern has a periodic structure arranged at a first pitch in the first direction, the plurality of positions are positioned on the pupil plane of the illumination optical system from the optical axis in the first direction.
The direction is set on a pair of parallel first line segments (Lα, Lβ) separated by a distance corresponding to the first pitch in the directions. At this time, the distance between each first line segment and the optical axis is set such that the wavelength of the illumination light is λ and the first pitch is P, and the incident angle 照明 of the illumination light is sinψ = λ / 2P.

【0009】また、本発明ではマスクのパターンが第1
方向に第1ピッチ(Px)で配列され、かつ第1方向と
直交する第2方向に第2ピッチ(Py)で配列される周
期構造を有するとき、複数の位置は、照明光学系の瞳面
上で光軸から第1方向に関してそれぞれ第1ピッチに応
じた距離だけ離れた平行な一対の第1線分と、照明光学
系の光軸から第2方向に関してそれぞれ第2ピッチに応
じた距離だけ離れた平行な一対の第2線分との交点(L
γ、Lε、Lζ、Lη)に設定される。
In the present invention, the pattern of the mask is first.
When a periodic structure is arranged at a first pitch (Px) in the direction and arranged at a second pitch (Py) in a second direction orthogonal to the first direction, the plurality of positions are determined by a pupil plane of the illumination optical system. A pair of parallel first line segments separated from the optical axis in the first direction by a distance corresponding to the first pitch, and a distance from the optical axis of the illumination optical system in the second direction by a distance corresponding to the second pitch. The point of intersection (L
γ, Lε, Lζ, Lη).

【0010】本発明では、照明光(L5)が所定の入射
角で異なる方向からマスクに入射するように、照明光学
系内で可動光学部材(9;9a,9b;9c)を移動し
て、照明光学系の瞳面(12)上で光軸(AX)から偏
心した複数の位置にそれぞれ照明光の強度中心を切り替
えて設定する。このため、照明光をマスク(照明光学系
又は投影光学系の光軸)に対して傾いた(主光線が垂直
でない)方向から入射させることができ、さらにはその
方向を可変とすることができる。従って、高解像力でマ
スクのパターンを基板上に転写することが可能である。
In the present invention, the movable optical members (9; 9a, 9b; 9c) are moved in the illumination optical system so that the illumination light (L5) is incident on the mask at a predetermined incident angle from different directions. The intensity center of the illumination light is switched and set to a plurality of positions decentered from the optical axis (AX) on the pupil plane (12) of the illumination optical system. For this reason, the illumination light can be incident from a direction inclined (the principal ray is not perpendicular) to the mask (the optical axis of the illumination optical system or the projection optical system), and the direction can be made variable. . Therefore, it is possible to transfer the pattern of the mask onto the substrate with high resolution.

【0011】さらに、マスクで生じる0次回折光と1次
回折光とが、投影光学系の瞳面上で投影光学系の光軸か
らほぼ等距離の位置を透過するように、照明光学系の瞳
面上での複数の領域の各位置を決定するため、基板(ウ
エハ)上に投影されるマスクのパターン像のデフォーカ
スによる0次回折光の波面収差と1次回折光の波面収差
とをほぼ等しくすることができる。従って、大焦点深度
でマスクのパターン像を基板上に転写することが可能で
ある。
Further, the pupil plane of the illumination optical system is such that the 0th-order diffracted light and the 1st-order diffracted light generated by the mask pass through the pupil plane of the projection optical system at a position substantially equidistant from the optical axis of the projection optical system. In order to determine the positions of the plurality of regions above, the wavefront aberration of the 0th-order diffracted light and the wavefront aberration of the 1st-order diffracted light due to the defocus of the pattern image of the mask projected on the substrate (wafer) are made substantially equal. Can be. Therefore, it is possible to transfer the mask pattern image onto the substrate with a large depth of focus.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の第1の実施例に
よる投影型露光装置の概略的な構成を示す図である。光
源1を発した光束L1は、楕円鏡2を介してレンズ系5
に照射される。光束L1は、レンズ系5でほぼ平行な光
束L2に成形され、フライアイレンズ6、開口絞り7を
介して光束L3となり、レンズ系8を介して反射鏡9に
照射される。反射鏡9で反射された光束L4は、レンズ
系11,13を介して視野絞り14に照射される。視野
絞り14は、レチクル18上での照明光の照射範囲を決
定するためのものである。さらに、視野絞り14を通過
した光束L5は、レンズ系15を介して半透過鏡16に
照射される。半透過鏡16で反射された光束L5はレン
ズ系(主コンデンサーレンズ)17を介して所定の入射
角でレチクル18に照射され、レチクル18上のパター
ン19で回折光Do,Dpを生じる。パターン19で生
じた回折光Do,Dpは投影光学系20を介してウェハ
22上に回路パターン19の投影像を形成する。ウェハ
22はウェハステージ23に保持される。ウェハステー
ジ23は合焦のために投影光学系20の光軸AX方向へ
移動する機構、ウェハ22を傾斜させるチルト機構、及
び露光領域変更のための、光軸AXと直交する面内で移
動する機構等を有する。一方、半透過鏡16を透過した
光束はレンズ系24により集光され、半導体センサー等
の光量計測器25により光電変換される。光量計測器2
5より得られる光量信号Sは、電気信号として制御回路
26に伝達される。制御回路26は、光量信号Sに基づ
いて、シャッター3を駆動するシャッター駆動部4、及
び反射鏡9を駆動させる駆動素子10a,10bへの動
作指令を与える。シャッター駆動部4が動作すると、シ
ャッター3により光束L2は遮断され、露光は停止され
る。尚、本実施例では、光量計測器25を用いてシャッ
ター駆動部4、及び駆動素子10a,10bの制御を行
う構成としたが、この光量計測器25を設けず、単に露
光時間によって制御するようにしても本発明の効果に変
わりは無い。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a projection type exposure apparatus according to a first embodiment of the present invention. The light beam L1 emitted from the light source 1 is transmitted through the elliptical mirror 2 to the lens system 5
Is irradiated. The light beam L1 is formed into a substantially parallel light beam L2 by the lens system 5, becomes a light beam L3 via the fly-eye lens 6 and the aperture stop 7, and is irradiated to the reflecting mirror 9 via the lens system 8. The light beam L4 reflected by the reflecting mirror 9 is applied to the field stop 14 via the lens systems 11 and 13. The field stop 14 is for determining the irradiation range of the illumination light on the reticle 18. Further, the light beam L5 that has passed through the field stop 14 is applied to a semi-transmissive mirror 16 via a lens system 15. The light beam L5 reflected by the semi-transmissive mirror 16 is irradiated on the reticle 18 at a predetermined incident angle via a lens system (main condenser lens) 17, and generates diffracted lights Do and Dp in a pattern 19 on the reticle 18. The diffracted lights Do and Dp generated by the pattern 19 form a projected image of the circuit pattern 19 on the wafer 22 via the projection optical system 20. The wafer 22 is held on a wafer stage 23. The wafer stage 23 moves in the optical axis AX direction of the projection optical system 20 for focusing, a tilt mechanism for tilting the wafer 22, and moves in a plane orthogonal to the optical axis AX for changing an exposure area. It has a mechanism and the like. On the other hand, the light beam transmitted through the semi-transmissive mirror 16 is condensed by a lens system 24 and is photoelectrically converted by a light amount measuring device 25 such as a semiconductor sensor. Light intensity meter 2
The light amount signal S obtained from 5 is transmitted to the control circuit 26 as an electric signal. The control circuit 26 gives an operation command to the shutter driving unit 4 for driving the shutter 3 and the driving elements 10a and 10b for driving the reflecting mirror 9 based on the light amount signal S. When the shutter drive unit 4 operates, the light beam L2 is blocked by the shutter 3, and the exposure is stopped. In the present embodiment, the shutter driving unit 4 and the driving elements 10a and 10b are controlled using the light amount measuring device 25. However, the light amount measuring device 25 is not provided, and the control is performed simply by the exposure time. Even so, the effect of the present invention does not change.

【0013】上記の構成において、フライアイレンズ6
の入射面、反射鏡9、視野絞り14、レチクル18のパ
ターン面19、及びウェハ22は互いに共役であり、ま
た、フライアイレンズ6の射出面、レチクル18のフー
リエ変換面12、及び投影光学系20の瞳面21は互い
に共役となっている。フライアイレンズ6はレチクル1
8面での照度を均一化する目的で設けられており、フラ
イアイレンズ6の有無は本発明の効果には直接影響しな
い。尚、レチクル18面上での照度均一化のために、フ
ライアイレンズ6の入射面はレチクル18と結像関係に
ある位置とした。一方、フライアイレンズ射出面は、レ
チクル18のパターン面を物体面としたときの瞳面に相
当する位置である。従ってこの位置に開口絞り7を設け
ることで、照明光束の開口数を可変にできる。
In the above configuration, the fly-eye lens 6
, The reflecting mirror 9, the field stop 14, the pattern surface 19 of the reticle 18, and the wafer 22 are conjugate with each other, and the exit surface of the fly-eye lens 6, the Fourier transform surface 12 of the reticle 18, and the projection optical system. The 20 pupil planes 21 are conjugate to each other. Fly-eye lens 6 is reticle 1
It is provided for the purpose of equalizing the illuminance on the eight surfaces, and the presence or absence of the fly-eye lens 6 does not directly affect the effect of the present invention. In order to make the illuminance uniform on the surface of the reticle 18, the incident surface of the fly-eye lens 6 is located at a position that forms an image with the reticle 18. On the other hand, the exit surface of the fly-eye lens is a position corresponding to the pupil plane when the pattern plane of the reticle 18 is the object plane. Therefore, by providing the aperture stop 7 at this position, the numerical aperture of the illumination light beam can be made variable.

【0014】反射鏡9は、前述の通りレチクル18とほ
ぼ共役な位置にあり、且つ、例えば反射面上の互いに直
交する2つの軸を中心として回転可能となっている。反
射鏡9の回転はモータ、ピエゾ素子等の駆動素子10
a,10bにより行う。図1では光束L4aの方向へ進
む反射光L4を実線で示してあるが、反射鏡9の回転角
度を変化させることで、反射光束L4aを、例えば光束
L4bの方向に進ませることもできる。即ち、フライア
イレンズ6の射出端の1つの2次光源像をフーリエ面1
2上でシフトさせるのである。また、図1の紙面に垂直
な方向への移動成分を持たせることも勿論可能である。
The reflecting mirror 9 is located at a position substantially conjugate with the reticle 18 as described above, and is rotatable about, for example, two axes orthogonal to each other on a reflecting surface. The rotation of the reflecting mirror 9 is controlled by a driving element 10 such as a motor or a piezo element.
a, 10b. Although the reflected light L4 traveling in the direction of the light beam L4a is shown by a solid line in FIG. 1, by changing the rotation angle of the reflecting mirror 9, the reflected light beam L4a can be advanced in the direction of the light beam L4b, for example. That is, one secondary light source image at the exit end of the fly-eye lens 6 is
It shifts by two. Further, it is of course possible to have a moving component in a direction perpendicular to the paper surface of FIG.

【0015】本実施例においては、レチクル18とほぼ
共役な位置にある可動光学部材としての反射鏡9を移動
させるため、視野絞り14が反射鏡9より光源に近い側
にあると、反射鏡9の移動に伴って微小ながらレチクル
18と視野絞り14との位置関係がずれることが考えら
れる。従って、視野絞り14は、反射鏡9よりレチクル
18側にあることが望ましい。
In this embodiment, in order to move the reflecting mirror 9 as a movable optical member at a position substantially conjugate with the reticle 18, if the field stop 14 is closer to the light source than the reflecting mirror 9, the reflecting mirror 9 is moved. It is conceivable that the positional relationship between the reticle 18 and the field stop 14 is slightly displaced with the movement of. Therefore, it is desirable that the field stop 14 be closer to the reticle 18 than the reflecting mirror 9.

【0016】本実施例の光源としては、水銀灯等の輝線
ランプや、レーザを用いることができる。レーザ光源の
場合には、シャッター3を省略し、シャッター駆動部4
の代わりに、レーザ電源(発振用のトリガ)を制御する
機構を持たせてもよい。また、投影光学系20、及び照
明光学系(図中、光源1からレンズ系17まで)中の光
学素子の色収差補正が十分でないときには、照明拘束中
に、例えば光束L2中にバンドパスフィルター等の波長
選択素子を使用すればよい。若しくは、楕円鏡2等の反
射部材を多層膜誘電体ミラーとして、特定の波長のみの
反射率を高めてもよい。
As a light source in this embodiment, a bright line lamp such as a mercury lamp or a laser can be used. In the case of a laser light source, the shutter 3 is omitted and the shutter driving unit 4
Instead, a mechanism for controlling the laser power supply (trigger for oscillation) may be provided. When the chromatic aberration of the optical elements in the projection optical system 20 and the illumination optical system (from the light source 1 to the lens system 17 in the figure) is not sufficiently corrected, for example, a band-pass filter or the like is included in the light beam L2 during the illumination constraint. What is necessary is just to use a wavelength selection element. Alternatively, a reflective member such as the elliptical mirror 2 may be used as a multilayer dielectric mirror to increase the reflectance only at a specific wavelength.

【0017】尚、本実施例の投影型露光装置により回路
パターンを転写する場合、照明光束の開口数と、投影光
学系のフォトマスク側開口数との比、所謂コヒーレンス
・ファクターσは、0.2〜0.3程度が好ましい。従
って、フライアイレンズ6、及び開口絞り7は、σ=
0.2〜0.3となるように設定する。上記の構成を持
つ露光装置において、反射鏡9を駆動素子10a,10
bで駆動し所定の位置に設定する。すると、主光線が照
明光学系の光軸AXと同軸だった光束L4は、光軸AX
に対して傾いた主光線を持つ光束L4a,L4bとな
る。この光束L4a,L4bは、レチクル18のフーリ
エ変換面12近傍において光軸AXとは異なる位置に夫
々集光している。
When a circuit pattern is transferred by the projection type exposure apparatus of this embodiment, the ratio between the numerical aperture of the illumination light beam and the numerical aperture on the photomask side of the projection optical system, that is, the so-called coherence factor σ is set to 0.1. About 2 to 0.3 is preferable. Therefore, the fly-eye lens 6 and the aperture stop 7 have σ =
It is set to be 0.2 to 0.3. In the exposure apparatus having the above configuration, the reflecting mirror 9 is connected to the driving elements 10a and 10a.
Drive at b to set at a predetermined position. Then, the light beam L4 whose principal ray is coaxial with the optical axis AX of the illumination optical system becomes an optical axis AX
The light beams L4a and L4b have chief rays inclined with respect to. The light beams L4a and L4b are condensed at positions different from the optical axis AX in the vicinity of the Fourier transform surface 12 of the reticle 18, respectively.

【0018】そのため、レチクル18に照射される光束
L5はレチクル18に対して斜めに入射することにな
る。光束L5のレチクル18に対する入射角を適当に定
めることによって、レチクル18上の回路パターン19
により発生した0次回折光Do,+1次回折光Dp(又
は0次回折光Do,−1次回折光Dm)は投影光学系2
0により集光され、ウェハ22上に干渉縞、即ち回路パ
ターン19の像を結像する。
Therefore, the light beam L5 irradiated on the reticle 18 is obliquely incident on the reticle 18. By appropriately setting the incident angle of the light beam L5 to the reticle 18, the circuit pattern 19 on the reticle 18
The 0th-order diffracted light Do and the + 1st-order diffracted light Dp (or the 0th-order diffracted light Do and the -1st-order diffracted light Dm) generated by the projection optical system 2
The light is condensed by 0 and forms an interference fringe, that is, an image of the circuit pattern 19 on the wafer 22.

【0019】ここで、回折光Do,Dpによってウェハ
22上に回路パターン19の像が結像する理由を説明す
る。図3は、本発明の実施例による投影型露光装置のレ
チクル18のフーリエ変換面12からウェハ22までの
概略的な構成を示す図である。尚、図3では簡略化のた
め図1中の光学素子を一部省略したが、図3中の破線1
2がレチクル18のフーリエ変換面であることに何ら変
わりはない。
Here, the reason why the image of the circuit pattern 19 is formed on the wafer 22 by the diffracted lights Do and Dp will be described. FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration from the Fourier transform surface 12 of the reticle 18 to the wafer 22 of the projection type exposure apparatus according to the embodiment of the present invention. In FIG. 3, some of the optical elements in FIG. 1 are omitted for simplification.
There is no difference that 2 is the Fourier transform surface of the reticle 18.

【0020】図3中L5aはフーリエ変換面12上で光
軸より右側にずれた位置に強度の中心を持つ光束であ
り、レンズ系17によってレチクル18に対して所定の
入射角ψを以て入射する。従って、レチクル18上の回
路パターン19より発生する0次回折光Doも同様にレ
チクル18に対して角度ψの方向に発生する。この0次
回折光Doから夫々角度θp,θmだけ離れた方向に、
+1次回折光Dp、−1次回折光Dmが発生する。この
とき角度θp,θmは夫々、 sinψ+sin(θp−ψ)=λ/P……(1) sin(θm+ψ)−sinψ=λ/P……(2) (但し、λは露光光の波長、Pは回路パターンのピッ
チ)で与えられる。
In FIG. 3, L5a is a light beam having a center of intensity at a position shifted to the right from the optical axis on the Fourier transform surface 12, and is incident on the reticle 18 by the lens system 17 at a predetermined incident angle ψ. Accordingly, the zero-order diffracted light Do generated from the circuit pattern 19 on the reticle 18 is also generated in the direction of the angle に 対 し て with respect to the reticle 18. In directions away from the 0th-order diffracted light Do by angles θp and θm, respectively,
A + 1st-order diffracted light Dp and a -1st-order diffracted light Dm are generated. At this time, the angles θp and θm are respectively sinψ + sin (θp−ψ) = λ / P (1) sin (θm + ψ) −sinψ = λ / P (2) (where λ is the wavelength of the exposure light, P Is given by the pitch of the circuit pattern).

【0021】回路パターン19のピッチPが微細化する
と、従来と同様θp,θmは増大し、図3に示す如く−
1次回折光Dmは投影光学系20を透過できなくなる。
しかし、光束L5aはレチクル18に対して適当な入射
角ψを以て入射しているので、+1次回折光Dp及び0
次回折光Doが投影光学系20を透過し、ウェハ22に
達することができる。よって、ウェハ22上には二光束
の干渉による干渉縞、即ち回路パターン19の像が結像
する。尚、この0次回折光Doと、+1次回折光Dpと
の干渉縞は、レチクル18上の回路パターン19が、所
謂1:1ライン・アンド・スペースの場合を例にとる
と、像コントラストは90.6%程度あり、ウェハ上に
塗布されたレジストをパターニングするのに十分なコン
トラストを有している。
When the pitch P of the circuit pattern 19 becomes finer, θp and θm increase as in the prior art, and as shown in FIG.
The first-order diffracted light Dm cannot pass through the projection optical system 20.
However, since the light beam L5a is incident on the reticle 18 at an appropriate incident angle ψ, the + 1st-order diffracted lights Dp and 0
The next-order diffracted light Do can pass through the projection optical system 20 and reach the wafer 22. Therefore, an interference fringe due to the interference of the two light beams, that is, an image of the circuit pattern 19 is formed on the wafer 22. The interference fringe between the 0th-order diffracted light Do and the + 1st-order diffracted light Dp has an image contrast of 90.000 when the circuit pattern 19 on the reticle 18 is a so-called 1: 1 line and space. It is about 6%, which is sufficient contrast for patterning the resist applied on the wafer.

【0022】光束L5aがレチクル18に対して入射角
ψで入射するとき、0次回折光Doもやはり角度ψで射
出するが、+1次回折光Dp、−1次回折光Dmは光軸
AXに対して夫々θp−ψ、θm+ψの角度で射出す
る。回路パターン19のピッチPがより微細なものであ
っても、±1次回折光のうち投影光学系20を透過可能
な+1次回折光Dpに着目すると、sin(θp−ψ)≦
NAMであれば投影光学系20を透過でき、回路パター
ン19をウェハに結像させることができる。
When the light beam L5a is incident on the reticle 18 at an incident angle も, the 0th-order diffracted light Do also exits at an angle 、, but the + 1st-order diffracted light Dp and the -1st-order diffracted light Dm respectively correspond to the optical axis AX. Inject at an angle of θp−ψ, θm + ψ. Even if the pitch P of the circuit pattern 19 is finer, focusing on the + 1st-order diffracted light Dp that can pass through the projection optical system 20 among the ± 1st-order diffracted lights, sin (θp−ψ) ≦
With the NA M , the light can pass through the projection optical system 20 and the circuit pattern 19 can be imaged on the wafer.

【0023】(1)式より、 sin(θp−ψ)=λ/P−sinψ≦NAM λ/P≦NAM +sinψ 即ち、光束の入射角ψに対して、 P≧λ/(NAM +sinψ)……(3) で与えられるピッチPが、本発明におけるレチクル18
上の回路パターン19の転写可能な最小ピッチである。
From equation (1), sin (θp−ψ) = λ / P−sinψ ≦ NA M λ / P ≦ NA M + sinψ That is, for an incident angle ψ of the light beam, P ≧ λ / (NA M + sinψ). The pitch P given by (3) is the reticle 18 in the present invention.
This is the minimum pitch at which the upper circuit pattern 19 can be transferred.

【0024】今、sinψ=0.5×NAMと仮定す
る。つまり、照明光束L5aは、その主光線が投影光学
系20の瞳面21の最外周と光軸AXとの中点位置を通
るように照射される。このとき、(3)式より求まるピ
ッチPは、 P=λ/(NAM +0.5NAM)=2λ/3NAM となる。
[0024] Now, it is assumed that the sinψ = 0.5 × NA M. That is, the illumination light beam L5a is irradiated such that the principal ray passes through the outermost periphery of the pupil plane 21 of the projection optical system 20 and the midpoint between the optical axis AX. In this case, the pitch P which is obtained from equation (3) becomes P = λ / (NA M + 0.5NA M) = 2λ / 3NA M.

【0025】一方、従来の投影型露光装置では、転写可
能な最小パターンのピッチは、P≒λ/NAMである。
このことから、本発明の実施例による投影型露光装置に
よって転写できる回路パターンの最小ピッチは従来の場
合よりも微細化できる。言い換えると、より解像度の高
い投影型露光装置を実現できることになる。但し、レチ
クル18を照明する照明光束L5aが、常にレチクル1
8に対して一定の入射角で入射するものとすると、ウェ
ハ22上に結像する光束L5aの入射方向の光量重心
(言い換えれば、光束L5aの主光線)は、ウェハ22
に対して傾いた状態(非テレセントリック状態)となっ
てしまう。つまり、ウェハ22の光軸AX方向の微小な
ずれ(デフォーカス)に伴って、像の位置がウェハ面内
で横ずれしてしまうことがあり得る。本発明では、この
像のずれを防止するために、照明光束のレチクルへの入
射角を、レチクル18とほぼ共役な位置にある反射鏡9
により変える構成となっている。従って、ある入射角ψ
を以て入射する光束L5aでの照明を一定露光量だけ行
った後、反射鏡9を移動させる等して、今度は、入射角
−ψで入射する光束L5bで上記と同じ露光量となる照
明を行う。これによって、ウェハに入射する光量重心の
ウェハ面の法線に対する横ずれは、入射角+ψでの露光
と入射角−ψでの露光とで相殺され、ゼロとなる。
On the other hand, in the conventional projection exposure apparatus, the pitch of the transferable minimum pattern is a P ≒ λ / NA M.
Therefore, the minimum pitch of the circuit pattern that can be transferred by the projection exposure apparatus according to the embodiment of the present invention can be made finer than in the conventional case. In other words, a projection type exposure apparatus with higher resolution can be realized. However, the illumination light beam L5a for illuminating the reticle 18 is always
Assuming that the light beam L5a is incident on the wafer 22 at a constant incident angle, the center of the light quantity in the incident direction of the light beam L5a imaged on the wafer 22 (in other words, the principal ray of the light beam L5a)
(A non-telecentric state). That is, the position of the image may be laterally shifted in the wafer plane due to the slight shift (defocus) of the wafer 22 in the optical axis AX direction. In the present invention, in order to prevent this image shift, the angle of incidence of the illumination light beam on the reticle is adjusted by the reflection mirror 9 located at a position substantially conjugate with the reticle 18.
It is configured to change according to. Therefore, a certain incident angle ψ
After the illumination with the incident light beam L5a is performed for a fixed exposure amount, the reflecting mirror 9 is moved or the like, so that the illumination light beam L5b incident at the incident angle −ψ has the same exposure amount as described above. . As a result, the lateral shift of the center of gravity of the amount of light incident on the wafer with respect to the normal to the wafer surface is canceled out by the exposure at the incident angle + ψ and the exposure at the incident angle -ψ, and becomes zero.

【0026】本実施例による投影型露光装置では、レチ
クル18上に照射される光量を計測する光量計測器25
を設けてあるため、上記の入射角+ψでの露光量、及び
入射角−ψでの露光量を一定、且つ同一の値とすること
は容易に実現できる。また、光量計測器を設ける代わり
に露光時間で制御するようにした場合でも、同様に各露
光量を一定、且つ同一の値とすることができる。
In the projection type exposure apparatus according to the present embodiment, the light amount measuring device 25 for measuring the light amount irradiated on the reticle 18
Is provided, it is easy to realize that the exposure amount at the above incident angle + ψ and the exposure amount at the incident angle -ψ are constant and the same value. In addition, even when the exposure time is controlled instead of providing the light amount measuring device, each exposure amount can be similarly set to the same value.

【0027】次に、本発明により、焦点深度が増大され
る理由について説明する。図3において、レチクル18
上の回路パターン19の投影光学系20による結像位置
にウェハ22がある場合、回路パターン19の一点とそ
れに対応するウェハ22上の一点を結ぶ光路長は、投影
光学系20のうちどの部分を通る光線も等しい。しかし
ながら、ウェハ22が結像位置より光軸方向にずれた場
合(即ち、デフォーカスした場合)、前述の光路長は、
投影光学系中の光線の通過位置、特に瞳面21内の位置
に応じて変化する。このとき、この光路長の変化量δ
は、投影光学系20の光軸AXを通る光線を基準として
光線の通過位置の光軸AXからの距離をr(開口数で表
した値)とすると、 δ=r2Δf/2 と表せる。Δfはウェハ22の結像位置からの光軸方向
へのずれ量である。
Next, the reason why the depth of focus is increased by the present invention will be described. In FIG. 3, the reticle 18
When the wafer 22 is located at the image forming position of the upper circuit pattern 19 by the projection optical system 20, the optical path length connecting one point of the circuit pattern 19 and the corresponding one point on the wafer 22 depends on which part of the projection optical system 20. The rays that pass are equal. However, when the wafer 22 is shifted from the image forming position in the optical axis direction (that is, when the wafer 22 is defocused), the above-described optical path length becomes
It changes according to the passing position of the light beam in the projection optical system, especially the position in the pupil plane 21. At this time, the change amount δ of the optical path length
Is represented by δ = r 2 Δf / 2, where r is the distance from the optical axis AX of the light passing position to the optical axis AX with respect to the light passing through the optical axis AX of the projection optical system 20. Δf is the amount of deviation from the imaging position of the wafer 22 in the optical axis direction.

【0028】従って、レチクル18上の回路パターン1
9の一点から出た光は、投影光学系20の瞳面21を通
過するときの位置(即ち、光軸からの距離r)に応じた
光路差δ、即ち、位相差exp(2πiδ/λ)を以て
ウェハ22に到達する。この位相差が、デフォーカスに
よってウェハ22上の転写像質が劣化する原因であり、
一般に、デフォーカスによる波面収差と呼ばれる量であ
る。 本発明においては、レチクルへの照明光束を光軸
に対して傾いた角度で入射させるため、0次回折光Do
と+1次回折光Dpとを瞳面21上で光軸AXに対して
ほぼ等距離の位置を通過させることができる。従って、
0次回折光Doの位相と+1次回折光Dpの位相とはほ
ぼ等しくなり、デフォーカスによる像質の劣化は極めて
少なくなる。つまり深い焦点深度が得られることにな
る。尚、焦点深度の拡大効果を最大とするには、瞳面2
1上での0次回折光Doと+1次回折光Dpの光軸AX
からの距離が厳密に等しくなるように、照明光束の入射
角ψを決定すれば良いことになる。
Therefore, the circuit pattern 1 on the reticle 18
9 passes through the pupil plane 21 of the projection optical system 20 (that is, the optical path difference δ corresponding to the position r from the optical axis), that is, the phase difference exp (2πiδ / λ). To reach the wafer 22. This phase difference is a cause of the deterioration of the transfer image quality on the wafer 22 due to the defocus,
Generally, this is an amount called wavefront aberration due to defocus. In the present invention, since the illumination light beam to the reticle is made incident at an angle to the optical axis, the zero-order diffracted light Do
And the + 1st-order diffracted light Dp can pass through the pupil plane 21 at a position substantially equidistant from the optical axis AX. Therefore,
The phase of the 0th-order diffracted light Do and the phase of the + 1st-order diffracted light Dp are substantially equal, and the deterioration of the image quality due to defocus is extremely reduced. That is, a deep depth of focus can be obtained. In order to maximize the effect of increasing the depth of focus, the pupil plane 2
The optical axis AX of the 0th-order diffracted light Do and the + 1st-order diffracted light Dp on 1
That is, the incident angle の of the illuminating light beam may be determined so that the distance from the light source becomes exactly equal.

【0029】図2は、本発明の第1の実施例による投影
型露光装置の変形例の構成を示す図である。但し、フラ
イアイレンズ6より光源側の構成と、フーリエ変換面
(照明光学系の瞳面)12よりレチクル側の構成は、図
1に示す第1の実施例と同様であるので省略してある。
フライアイレンズ6から射出された光束はレンズ系8を
介して正のパワーを持つレンズ系9a、及び負のパワー
を持つレンズ系9bに照射される。レンズ系9aとレン
ズ系9bとは、レチクル18と共役な面付近に配置され
ている。また、レンズ系9aとレンズ系9bのパワーの
和は0となっている。レンズ系9a、及び9bは夫々レ
ンズ駆動部材10c,10dにより光軸AXと垂直な面
内で移動可能である。駆動部材10c,10dによって
移動可能なレンズ系9a,9bを透過した光束は、照明
光学系の光軸AXとは異なる主光線を有する光束とな
り、フーリエ変換面12上の光軸AXとは異なる位置に
集光する。フーリエ変換面12よりレチクル側は、第1
の実施例と同様である。
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of a modification of the projection type exposure apparatus according to the first embodiment of the present invention. However, the configuration on the light source side from the fly-eye lens 6 and the configuration on the reticle side from the Fourier transform plane (pupil plane of the illumination optical system) 12 are the same as in the first embodiment shown in FIG. .
The light beam emitted from the fly-eye lens 6 is applied via a lens system 8 to a lens system 9a having a positive power and a lens system 9b having a negative power. The lens system 9a and the lens system 9b are arranged near a plane conjugate with the reticle 18. The sum of the powers of the lens systems 9a and 9b is 0. The lens systems 9a and 9b are movable in a plane perpendicular to the optical axis AX by lens driving members 10c and 10d, respectively. The luminous flux transmitted through the lens systems 9a and 9b movable by the driving members 10c and 10d becomes a luminous flux having a principal ray different from the optical axis AX of the illumination optical system, and a position different from the optical axis AX on the Fourier transform surface 12. Focus on The reticle side from the Fourier transform surface 12 is the first
This is the same as the embodiment.

【0030】図2では、レンズ系9aと9bとを光軸に
対して反対方向に、且つほぼ等距離だけ移動させてい
る。この結果、レンズ系9a,9bを透過した光束は、
光軸AXに対して特定の角度だけ傾きを持ってレンズ系
11に入射する。レンズ駆動部材10c,10dにより
レンズ系9a,9bの位置を変更すれば、射出した光束
を任意の方向へ向けることが可能である。尚、レンズ駆
動部材10c,10dは制御回路26によって制御され
る。
In FIG. 2, the lens systems 9a and 9b are moved in opposite directions with respect to the optical axis and at substantially equal distances. As a result, the luminous flux transmitted through the lens systems 9a and 9b becomes
The light enters the lens system 11 at a specific angle with respect to the optical axis AX. If the positions of the lens systems 9a and 9b are changed by the lens driving members 10c and 10d, the emitted light beam can be directed to an arbitrary direction. The lens driving members 10c and 10d are controlled by the control circuit 26.

【0031】また、レンズ系9bよりレチクル18側に
正のパワーを持つ新たなレンズ系を設け、且つ、レンズ
駆動部材によりこのレンズ系も可動とし、さらに、レン
ズ系9a,9bと、新たに加えた正のパワーを持つレン
ズ系とのパワーの合計が0となるような構成としてもよ
い。同様に、レンズ系9aより光源側に負のパワーを持
つレンズ系を設け、且つ、レンズ系9a,9b、及び新
たに加えた負のパワーのレンズ系のパワーの合計が0と
なるようにしてもよい。尚、この位置が可変であるレン
ズ系の構成は、上記の組み合わせのみに限定されるもの
ではなく、各レンズのパワーの合計が0である複数のレ
ンズ素子から成るレンズ群であって、各レンズ素子を移
動することにより、照明光束を任意の方向に向けられる
構成であれば良い。また、駆動するレンズ素子は特定さ
れるものではなく、同様に照明光束を任意の方向に向け
ることができるレンズ素子であれば良い。
Further, a new lens system having a positive power is provided on the reticle 18 side from the lens system 9b, and this lens system is made movable by a lens driving member. Further, the lens systems 9a and 9b are newly added. A configuration may be adopted in which the sum of the powers of the lens system having the positive power and the power of the lens system having the positive power becomes zero. Similarly, a lens system having negative power is provided on the light source side with respect to the lens system 9a, and the total power of the lens systems 9a and 9b and the newly added negative power lens system becomes zero. Is also good. Note that the configuration of the lens system whose position is variable is not limited to the above combination, but is a lens group including a plurality of lens elements having a total power of each lens of 0. Any configuration may be used as long as the illumination light beam can be directed to an arbitrary direction by moving the element. Further, the lens element to be driven is not specified, but may be any lens element capable of directing the illumination light beam in an arbitrary direction.

【0032】図5は、本発明の第2の実施例による投影
型露光装置の概略的な構成を示す図である。但し、フラ
イアイレンズ6より光源側、及びレンズ系13よりレチ
クル18側は、第1の実施例と同様、簡略化のため省略
してある。レチクル18を物体面とした場合、破線部は
瞳面12、即ち、レチクル18のフーリエ変換面であ
る。この瞳面12とフライアイレンズ6の射出側の面と
は光ファイバー9c等の光伝達手段で結ばれている。従
って、フライアイレンズ6の射出側の面は瞳面12に相
当している。開口絞り7は、第1の実施例と同様に照明
光束のコヒーレンス・ファクターσを決定するための絞
りである。
FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a projection type exposure apparatus according to a second embodiment of the present invention. However, the light source side from the fly-eye lens 6 and the reticle 18 side from the lens system 13 are omitted for simplicity, as in the first embodiment. When the reticle 18 is used as the object plane, the broken line portion is the pupil plane 12, that is, the Fourier transform plane of the reticle 18. The pupil plane 12 and the exit-side surface of the fly-eye lens 6 are connected by a light transmitting means such as an optical fiber 9c. Therefore, the exit side surface of the fly-eye lens 6 corresponds to the pupil plane 12. The aperture stop 7 is a stop for determining the coherence factor σ of the illumination light beam as in the first embodiment.

【0033】光ファイバー9cの射出側、即ち瞳面12
側は、駆動部材10eにより可動となっており、照明光
束(光源像)を瞳面12内の任意の位置に分布させるこ
とが可能である。また駆動部材10eは、第1の実施例
と同様、制御回路26によって制御される。次に、第1
の実施例による露光装置を用いた露光方法について、図
6(a)、及び図6(b)を参照して説明する。
The exit side of the optical fiber 9c, that is, the pupil plane 12
The side is movable by a driving member 10 e, so that the illumination light flux (light source image) can be distributed to an arbitrary position in the pupil plane 12. Further, the drive member 10e is controlled by the control circuit 26 as in the first embodiment. Next, the first
An exposure method using the exposure apparatus according to the embodiment will be described with reference to FIGS. 6 (a) and 6 (b).

【0034】図6(a)、及び図6(b)は、本発明の
実施例による露光方法を示すフローチャートである。図
6(a)と図6(b)との違いは、反射鏡9の駆動の際
に露光を休止するか否かである。露光に先立って、シャ
ッター5は光束L2を遮断している状態になっている。
ここで、反射鏡9の位置変更回数、各反射鏡位置の座
標、各座標に対する露光量を決定する(ステップ10
1)。但し、前述のとおり、反射鏡9の各位置に対応す
る光束L5のレチクル18への入射角に、その位置で照
明される各照明光量を乗じて平均した所謂光量重心が、
投影光学系20、及び照明光学系の光軸AXよりずれて
いるとウェハ22の微小なデフォーカスによる転写像の
横ずれが発生してしまう可能性がある。従って、上記光
量重心が光軸AXに一致するように、反射鏡9の各位
置、及びそこで照明される照明光量(露光量)を決定す
る必要がある。これは、1つのパターン露光を2m回
(mは自然数)の露光で終了するものとし、そのうちの
m回の反射鏡9の座標を決定し、残るm回の座標は、入
射光束が先のm回の場合の入射光束と光軸AXに対して
夫々対称となるような位置にすれば良い。尚、露光動作
中の反射鏡9の複数ヶ所夫々の角度座標の決定方法等は
後述する。
FIGS. 6A and 6B are flowcharts showing an exposure method according to an embodiment of the present invention. The difference between FIG. 6A and FIG. 6B is whether or not to suspend the exposure when driving the reflecting mirror 9. Prior to the exposure, the shutter 5 is in a state of blocking the light beam L2.
Here, the number of times the position of the reflecting mirror 9 is changed, the coordinates of each reflecting mirror position, and the exposure amount for each coordinate are determined (step 10).
1). However, as described above, the so-called light amount center of gravity obtained by multiplying the angle of incidence of the light beam L5 corresponding to each position of the reflecting mirror 9 on the reticle 18 by each of the illumination light amounts illuminated at that position is averaged,
If the wafer 22 is displaced from the optical axis AX of the projection optical system 20 and the illumination optical system, there is a possibility that a transfer image may be laterally displaced due to minute defocus of the wafer 22. Therefore, it is necessary to determine each position of the reflecting mirror 9 and the amount of illumination light (exposure amount) to be illuminated so that the light amount center of gravity coincides with the optical axis AX. This means that one pattern exposure is completed by 2 m exposures (m is a natural number), and the coordinates of the reflecting mirror 9 are determined m times. In this case, the position may be set so as to be symmetrical with respect to the incident light beam and the optical axis AX in the case of the time. A method of determining the angular coordinates of each of the plurality of positions of the reflecting mirror 9 during the exposure operation will be described later.

【0035】次に、制御回路26より、駆動部材10
a,10bに対して動作指令を与え、反射鏡9を所定の
第1の位置に設定する(ステップ102)。この第1の
位置は、制御回路26に含まれる入力装置によってオペ
レータが入力する。或いは、入力装置によりオペレータ
が入力する情報はレチクル18上の回路パターン19に
関する情報であって、反射鏡9の第1の位置については
制御回路26が上記情報に基づいて決定しても良い。ま
た同様に、必要な全露光量Eもオペレータによって入力
装置より入力される。反射鏡9の各位置でどの程度の露
光を行うかは、オペレータが入力しても制御回路26が
判断しても良い。
Next, the drive member 10 is controlled by the control circuit 26.
An operation command is given to a and b, and the reflecting mirror 9 is set at a predetermined first position (step 102). The first position is input by an operator using an input device included in the control circuit 26. Alternatively, the information input by the operator using the input device may be information relating to the circuit pattern 19 on the reticle 18, and the control circuit 26 may determine the first position of the reflecting mirror 9 based on the information. Similarly, the necessary total exposure amount E is also input from the input device by the operator. The control circuit 26 may determine how much exposure is to be performed at each position of the reflecting mirror 9 or may be input by an operator.

【0036】続いて、実際の露光動作に入る。反射鏡9
は、先に決定された第1の位置にほぼ固定されている。
この状態で制御回路26はシャッター駆動部4に“シャ
ッター開¨の指令を出し、シャッター3が開いて露光が
開始される(ステップ103)。照明光束はレチクル1
8を照明し、従って、回路パターン19はウェハ22上
に転写される。このとき、半透過鏡16を透過した一部
の照明光束は、光量計測器25により受光され光電変換
される。この光量信号Sの積算値が所定の値、つまり、
先に定めた第1の位置に対応する露光量に達した時点で
(ステップ104)、或いはその直前で、制御回路26
は駆動部材10a,10bに動作指令を出し、反射鏡9
の位置を先に定めた第2の位置に変更する(ステップ1
05)。尚、図6(b)に示すように光量信号Sの積分
値(積算光量)が所定の値になったところで一旦シャッ
ター3を閉じ(ステップ105a)、露光を休止してか
ら反射鏡9を移動させ、反射鏡9が所定の位置にほぼ固
定されてから再びシャッター3を開いて(ステップ10
5b)露光を再開しても良い。
Subsequently, the actual exposure operation starts. Reflector 9
Are substantially fixed at the first position determined above.
In this state, the control circuit 26 issues a "shutter open command" to the shutter drive unit 4, and the shutter 3 opens to start exposure (step 103).
8 is illuminated, so that the circuit pattern 19 is transferred onto the wafer 22. At this time, a part of the illumination light flux transmitted through the semi-transmissive mirror 16 is received by the light quantity measuring device 25 and is photoelectrically converted. The integrated value of the light amount signal S is a predetermined value, that is,
When the exposure amount corresponding to the previously determined first position is reached (step 104) or immediately before that, the control circuit 26
Issues an operation command to the driving members 10a and 10b,
Is changed to the previously determined second position (step 1).
05). When the integral value (integrated light amount) of the light amount signal S reaches a predetermined value as shown in FIG. 6B, the shutter 3 is closed once (step 105a), exposure is stopped, and then the reflecting mirror 9 is moved. Then, after the reflecting mirror 9 is almost fixed at a predetermined position, the shutter 3 is opened again (step 10).
5b) Exposure may be restarted.

【0037】反射鏡9の第2の位置において、光量信号
Sの積分値が所定の値となった時(ステップ106)、
或いはその直前で前述と同様に反射鏡9の移動を行い、
第3の位置にほぼ固定し、露光を続行する。このときも
前述と同様に、一旦シャッター3を閉じて露光を休止し
ても良い。以後は同様にして、反射鏡9をmヶ所に位置
変更しながら露光を行う。反射鏡9の第mの位置におい
て、光量信号Sの積分値が設定した全露光量Eとなった
時点で(ステップ107)シャッター3を閉じて露光を
終了する。
When the integrated value of the light quantity signal S reaches a predetermined value at the second position of the reflecting mirror 9 (step 106),
Or, just before that, the reflecting mirror 9 is moved in the same manner as described above,
The third position is almost fixed, and the exposure is continued. At this time, the shutter 3 may be closed once to stop the exposure, as described above. Thereafter, exposure is performed in the same manner while changing the position of the reflecting mirror 9 to m positions. At the m-th position of the reflecting mirror 9, when the integrated value of the light amount signal S reaches the set total exposure amount E (step 107), the shutter 3 is closed to end the exposure.

【0038】尚、各位置での露光量をE1,E2,…,E
m(ΣEi=E,1≦i≦m)とするとき、第1の位置に対
する露光を終了するのは光量信号Sの積分値がE1に達
した時点、或いはその直前であり、第2の位置に対する
露光を終了するのは上記積分値がE1+E2に達した時
点、或いはその直前である。即ち、第1から第mまでの
各位置における露光のうち、任意の第nの位置に対する
露光を終了するのは、上記積分値がΣEI(1≦i≦n)
に達した時点である。
Incidentally, the exposure amount at each position is represented by E 1 , E 2 ,.
m (ΣE i = E, 1 ≦ i ≦ m), the exposure to the first position ends when the integrated value of the light amount signal S reaches E 1 or immediately before it, and Exposure to the position is terminated when the integrated value reaches E 1 + E 2 or immediately before. That is, among the exposures at the first to m-th positions, the exposure at an arbitrary n-th position is terminated when the integral value is ΔE I (1 ≦ i ≦ n).
Is reached.

【0039】また、反射鏡9の移動中に一旦シャッター
3を閉じて露光を休止する方法を採った場合は、露光休
止時に上記積分値を0にリセットする。その後再度露光
を開始して、光量信号Sの積分値が所定の値Enとなっ
た時点で任意の第nの位置に対する露光を終了するとい
うようにしても良い。以上で本発明の実施例による露光
が終了するが、その後は、ウェハ22をウェハステージ
23により光軸AXと垂直な面内で平行移動して、ウェ
ハ22の他の露光領域に新たに露光を行ってもよい。ま
たレチクル18を交換して、既に露光済の領域に他の回
路パターンを重ね合わせ露光してもよい。尚、ウェハ2
2の他の位置に新たに露光を行う場合、反射鏡9の位置
は、第mの位置から始まり、第1の位置で終了するよう
に順序が逆転したものであってもよい。
When the shutter 3 is closed once during the movement of the reflecting mirror 9 to suspend the exposure, the integral value is reset to 0 when the exposure is suspended. Then start the exposure again, the light amount integrated value of the signal S may also be called to terminate the exposure for any position of the n when it becomes a predetermined value E n. The exposure according to the embodiment of the present invention is completed as described above. Thereafter, the wafer 22 is translated by the wafer stage 23 in a plane perpendicular to the optical axis AX, and another exposure is performed on another exposure area of the wafer 22. May go. Alternatively, the reticle 18 may be replaced, and another circuit pattern may be overlaid and exposed on the already exposed area. Note that wafer 2
In the case where a new exposure is performed at the other position 2, the position of the reflecting mirror 9 may be reversed from the m-th position to the first position and end at the first position.

【0040】上記の露光方法において、露光を継続した
まま反射鏡9を移動させる場合、反射鏡9の移動中にレ
チクル18に対して所定の方向以外の方向からの照明光
が入射してしまう。すると、前述の高い解像力と深い焦
点深度を得る効果が薄らぐ可能性がある。これを防止す
るには、図1のレンズ系11,13の間の瞳面12近傍
に所定の位置のみの透過部を持つ空間フィルタを設けれ
ばよい。この空間フィルターは、各位置における反射鏡
9より発生する照明光束L4a,L4bの瞳面12上で
の位置と等しい位置を透過部とし、その他の位置は遮光
部としておく。各透過部の径はそれに対応する各照明光
束夫々のσ値を決定するので、先に決定したフライアイ
レンズ6射出側の面での開口絞り7と光学的に等価な
径、即ちフライアイレンズ6射出側の面(瞳面12と共
役)と瞳面12との倍率関係を考慮した径とする。ま
た、特定の透過部の径は上記等価な径より小さくしても
良い。つまり、レチクル18に入射する光束のうち特定
のもののσ値を小さくしても良い。
In the above exposure method, when the reflecting mirror 9 is moved while the exposure is continued, illumination light from a direction other than a predetermined direction enters the reticle 18 while the reflecting mirror 9 is moving. Then, the effect of obtaining the above-described high resolution and a large depth of focus may be reduced. In order to prevent this, a spatial filter having a transmission portion only at a predetermined position may be provided near the pupil plane 12 between the lens systems 11 and 13 in FIG. In this spatial filter, positions that are equal to the positions on the pupil plane 12 of the illumination light beams L4a and L4b generated by the reflecting mirror 9 at each position are set as transmission portions, and the other positions are set as light shielding portions. Since the diameter of each transmission portion determines the σ value of each illumination light beam corresponding thereto, the diameter of the fly-eye lens 6 previously determined is optically equivalent to the aperture stop 7 at the exit side surface, that is, the fly-eye lens. 6 The diameter is determined in consideration of the magnification relationship between the exit side surface (conjugated to the pupil plane 12) and the pupil plane 12. Further, the diameter of the specific transmitting portion may be smaller than the equivalent diameter. That is, the σ value of a specific one of the light beams incident on the reticle 18 may be reduced.

【0041】瞳面12には、レモンスキンフィルター等
の光散乱部材を設けても良い。この光散乱部材により可
動光学部材上のゴミ、欠陥等をボカすことができ、ゴ
ミ、欠陥等によるレチクル18上での照度ムラの発生を
防止することができる。尚、光散乱部材によりレチクル
18と可動光学部材(反射鏡9)の結像関係はボケる
が、本発明の効果には何ら悪影響を与えない。
The pupil plane 12 may be provided with a light scattering member such as a lemon skin filter. Dust, defects, and the like on the movable optical member can be blurred by the light scattering member, and uneven illuminance on the reticle 18 due to the dust, defects, and the like can be prevented. Note that the image forming relationship between the reticle 18 and the movable optical member (reflecting mirror 9) is blurred by the light scattering member, but does not adversely affect the effects of the present invention.

【0042】次に、反射鏡9の回転角度位置の決定方法
について説明する。本発明の各実施例においては、照明
光束L5をレチクル18、及び光軸AXに対して傾いた
角度でレチクル18に照射する。前述のとおり、0次回
折光Doと+1次回折光Dpとが投影光学系20の瞳面
21上で光軸AXからほぼ等距離の位置を通るように照
明光束L5の傾き角を調整すると、焦点深度を最大とす
ることができる。従って、焦点深度増大のためには、0
次回折光Doと+1次回折光Dpとのなす角、つまり、
転写すべき回路パターン19のピッチ、及び方向に応じ
て照明光束L5の入射方向を決定すれば良い。0次回折
光Doと+1次回折光Dpとが瞳面21上で光軸AXに
対して等距離とするには、照明光束L5が、パターン1
9の方向ベクトルに平行であり、且つレチクルに垂直な
面に対して、 sinψ=λ/2P で与えられる角度ψを以て入射すれば良い。
Next, a method of determining the rotational angle position of the reflecting mirror 9 will be described. In each embodiment of the present invention, the illuminating light beam L5 is irradiated on the reticle 18 and the reticle 18 at an angle inclined with respect to the optical axis AX. As described above, when the tilt angle of the illumination light beam L5 is adjusted such that the 0th-order diffracted light Do and the + 1st-order diffracted light Dp pass on the pupil plane 21 of the projection optical system 20 at a position substantially equidistant from the optical axis AX, the focal depth becomes Can be maximized. Therefore, to increase the depth of focus, 0
Angle between the first-order diffracted light Do and the + 1st-order diffracted light Dp, that is,
The incident direction of the illumination light beam L5 may be determined according to the pitch and direction of the circuit pattern 19 to be transferred. In order for the 0th-order diffracted light Do and the + 1st-order diffracted light Dp to be equidistant on the pupil plane 21 with respect to the optical axis AX, the illumination light beam L5 is
It is sufficient that the light is incident on a plane parallel to the direction vector of No. 9 and perpendicular to the reticle at an angle ψ given by sin / = λ / 2P.

【0043】図7(a)は、レチクル上の回路パターン
の一例を示す図である。この回路パターンは、1:1の
ライン・アンド・スペース・パターンである。図7
(b)は、図7(a)に示す回路パターンのレチクル上
での焦点深度を最大とする照明光束の入射角を、照明光
学系の瞳面12上の位置に置き換えて示した図である。
レチクル18への照明光束の入射角の正弦は、瞳面12
では位置(光軸AXからの距離r)に変換されている。
図7(a)のライン・アンド・スペース・パターン(ピ
ッチP)に対する照明光束の中心位置は、瞳面で線分L
α、またはLβ上にあれば、焦点深度を最大とすること
ができる。このとき、線分Lα、及びLβはsin
-1(λ/2P)なる角度(レチクルに入射する角度)に相
当するα,βだけ光軸AXからパターンのピッチ方向に
離れていれば良い。つまり、反射鏡9の位置は、図7
(a)に示すようなライン・アンド・スペース・パター
ンを転写する場合には、反射鏡9で反射された照明光束
L4a、又はL4bの中心(主光線)が瞳面12上で線
分Lα、又はLβ上に一致するように決定すると良いこ
とになる。
FIG. 7A is a diagram showing an example of a circuit pattern on a reticle. This circuit pattern is a 1: 1 line and space pattern. FIG.
FIG. 7B is a diagram showing the circuit pattern shown in FIG. 7A in which the incident angle of the illumination light beam that maximizes the depth of focus on the reticle is replaced with a position on the pupil plane 12 of the illumination optical system. .
The sine of the angle of incidence of the illumination light beam on the reticle 18 is
Is converted to a position (a distance r from the optical axis AX).
The center position of the illumination light beam with respect to the line-and-space pattern (pitch P) in FIG.
If it is on α or Lβ, the depth of focus can be maximized. At this time, the line segments Lα and Lβ are sin
It suffices that the optical axis AX is separated from the optical axis AX in the pattern pitch direction by α and β corresponding to an angle of −1 (λ / 2P) (angle incident on the reticle). That is, the position of the reflecting mirror 9 is shown in FIG.
When a line-and-space pattern as shown in (a) is transferred, the center (principal ray) of the illumination light beam L4a or L4b reflected by the reflecting mirror 9 is reflected on the pupil plane 12 by a line segment Lα, Alternatively, it is better to determine so as to coincide with Lβ.

【0044】図8(a)は、回路パターンの他の例を示
す図である。この回路パターンは、横方向にピッチP
x、縦方向にピッチPyで配置されている。図8(b)
は、図8(a)に示す回路パターンのレチクル上での焦
点深度を最大とする照明光束の入射角を、照明光学系の
瞳面12上の位置に置き換えて示した図である。この場
合、焦点深度を最大とする照明光束の中心位置は、瞳面
12上のLγ,Lε,Lζ,Lηの4点となる。従っ
て、反射鏡9の位置は、照明光束の主光線を瞳面12上
でLγ,Lε,Lζ,Lηの4点に向ける方向であれば
良い。
FIG. 8A is a diagram showing another example of the circuit pattern. This circuit pattern has a pitch P in the horizontal direction.
x, and arranged at a pitch Py in the vertical direction. FIG. 8B
FIG. 9A is a diagram showing the circuit pattern shown in FIG. 8A in which the incident angle of the illumination light beam that maximizes the depth of focus on the reticle is replaced by a position on the pupil plane 12 of the illumination optical system. In this case, the center position of the illumination light beam that maximizes the depth of focus is four points on the pupil plane 12, Lγ, Lε, Lζ, and Lη. Therefore, the position of the reflecting mirror 9 may be any direction as long as the principal ray of the illumination light beam is directed to the four points Lγ, Lε, Lζ, and Lη on the pupil plane 12.

【0045】尚、図8中、γ,ε,ζ,ηは夫々、 γ=ε=λ/2Px ζ=η=λ/2Py で与えられる距離である。レチクル上の回路パターンが
他の任意の形状であっても、上記と同様に0次回折光と
+1次回折光とが投影光学系中の瞳面上で光軸から等し
い距離を通過するように照明光束の方向を決定すれば良
い。また、レチクル上に、複数のピッチを持つ回路パタ
ーンが混在する場合、照明光束のレチクルへの入射角度
は夫々の回路パターンの最適角度に対応させても良い
し、各最適角度の平均としても良い。或いは、パターン
の微細度に応じた重みを掛けて平均を求めた角度として
も良い。
In FIG. 8, γ, ε, ζ, and η are distances given by γ = ε = λ / 2Pxζ = η = λ / 2Py, respectively. Even if the circuit pattern on the reticle has any other shape, similarly to the above, the illumination light flux such that the 0th-order diffracted light and the + 1st-order diffracted light pass the same distance from the optical axis on the pupil plane in the projection optical system. May be determined. When circuit patterns having a plurality of pitches are mixed on the reticle, the angle of incidence of the illumination light beam on the reticle may correspond to the optimum angle of each circuit pattern, or may be the average of each optimum angle. . Alternatively, the angle may be obtained by multiplying a weight according to the fineness of the pattern to obtain an average.

【0046】[0046]

【発明の効果】以上の様に本発明によれば、レチクルに
対して所定の入射角を以て光束を照射することができ
る。このため、レチクルの回路パターンより発生する1
次回折光が、投影光学系の開口数より大きな角度の方向
に発生する場合でも、回路パターンの像を結像すること
が可能となり、投影可能な最小パターンサイズがより微
細化できる。さらに、0次回折光と1次回折光とが投影
光学系の瞳面上で投影光学系の光軸からほぼ等距離の位
置を透過するようにしたため、投影像の焦点深度を増大
させることができる。
As described above, according to the present invention, a reticle can be irradiated with a light beam at a predetermined incident angle. For this reason, 1 is generated from the reticle circuit pattern.
Even when the next-order diffracted light is generated in a direction at an angle larger than the numerical aperture of the projection optical system, an image of a circuit pattern can be formed, and the minimum pattern size that can be projected can be further reduced. Furthermore, since the 0th-order diffracted light and the 1st-order diffracted light are transmitted on the pupil plane of the projection optical system at positions substantially equidistant from the optical axis of the projection optical system, the depth of focus of the projected image can be increased.

【0047】また本発明によれば、従来のレチクルを用
いた場合でも解像力の向上、及び焦点深度の増大におい
て位相シフトレチクルを用いた場合とほぼ同等の効果が
ある。しかも、従来のレチクルの方が、位相シフトレチ
クルに比べて製造、及び検査が極めて容易である。
Further, according to the present invention, even when a conventional reticle is used, the resolution is improved and the depth of focus is increased, which is almost the same as the case where the phase shift reticle is used. Moreover, the conventional reticle is much easier to manufacture and inspect than the phase shift reticle.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施例による投影型露光装置の
概略的な構成を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a projection exposure apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施例による投影型露光装置の
変形例の構成を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a modification of the projection exposure apparatus according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例による投影型露光装置のレチク
ルのフーリエ変換面からウェハまでの概略的な構成を示
す図。
FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration from a Fourier transform surface of a reticle to a wafer of the projection type exposure apparatus according to the embodiment of the present invention.

【図4】従来の技術における投影型露光装置のレチクル
のフーリエ変換面からウェハまでの構成を示す図。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration from a Fourier transform surface of a reticle to a wafer of a projection type exposure apparatus according to a conventional technique.

【図5】本発明の第2の実施例による投影型露光装置の
概略的な構成を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a projection exposure apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図6】(a)、(b)は本発明の実施例による露光方
法を示すフローチャート。
FIGS. 6A and 6B are flowcharts showing an exposure method according to an embodiment of the present invention.

【図7】(a)はレチクル上の回路パターンの一例を示
す図、(b)は(a)に示す回路パターンのレチクル上
での焦点深度を最大とする照明光束の入射角を、照明光
学系の瞳面上の位置に置き換えて示した図。
7A is a diagram illustrating an example of a circuit pattern on a reticle, and FIG. 7B is a diagram illustrating an incident angle of an illumination light beam that maximizes the depth of focus of the circuit pattern illustrated in FIG. FIG. 3 is a diagram showing the system replaced by positions on a pupil plane.

【図8】(a)は回路パターンの他の例を示す図、
(b)は(a)に示す回路パターンのレチクル上での焦
点深度を最大とする照明光束の入射角を、照明光学系の
瞳面上の位置に置き換えて示した図。
FIG. 8A is a diagram showing another example of a circuit pattern;
FIG. 2B is a diagram illustrating the circuit pattern illustrated in FIG. 1A, in which the incident angle of the illumination light flux that maximizes the depth of focus on the reticle is replaced with a position on a pupil plane of the illumination optical system.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3…シャッター、4…シャッター駆動部、9…反射鏡、
9a,9b…レンズ系、9c…光ファイバー、10a,
10b…駆動素子、10c,10d…レンズ駆動部材、
10e…駆動部材、26…制御回路。
3 shutter, 4 shutter drive unit, 9 reflecting mirror,
9a, 9b: lens system, 9c: optical fiber, 10a,
10b: driving element, 10c, 10d: lens driving member,
10e: drive member, 26: control circuit.

Claims (33)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】マスクに照明光を照射する照明光学系と、
前記照明光を基板上に投射する投影光学系とを備え、前
マスクのパターンを前記基板上に転写する露光装置に
おいて、 前記照明光が所定の入射角で異なる方向から前記マスク
に入射するように、前記照明光学系の瞳面上で光軸から
偏心した複数の位置にそれぞれ前記照明光の強度中心を
設定する可動光学部材と、 前記基板上に前記パターンを転写するとき、前記照明光
の強度中心が前記複数の位置にそれぞれ切り替えられる
ように前記可動光学部材を駆動する駆動部材と を備えた
ことを特徴とする露光装置。
An illumination optical system for irradiating illumination light to a mask,
And a projection optical system that projects the illumination light onto the substrate, the exposure apparatus for transferring a pattern of the mask onto the substrate, the mask the illumination light from different directions at a predetermined angle of incidence
From the optical axis on the pupil plane of the illumination optical system so that
Intensity centers of the illumination light are respectively set at a plurality of eccentric positions.
A movable optical member to be set; and the illumination light when transferring the pattern onto the substrate.
Are switched to the plurality of positions, respectively.
And a driving member for driving the movable optical member .
【請求項2】前記複数の位置は、前記照明光学系の瞳面
上で光軸から前記パターンの配列方向に離れるととも
に、前記パターンの微細度に応じて前記光軸との距離
ほぼ等しく設定されることを特徴とする請求項1に記載
の露光装置。
2. The pupil plane of the illumination optical system, wherein the plurality of positions are
Above and away from the optical axis in the arrangement direction of the pattern
The exposure apparatus according to claim 1, the distance between the optical axis in accordance with the fineness of the pattern <br/> characterized Rukoto set to be substantially equal.
【請求項3】前記パターンが第1方向に第1ピッチで配
列される周期構造を有するとき、前記複数の位置は、前
記照明光学系の瞳面上で光軸から前記第1方向に関して
それぞれ前記第1ピッチに応じた距離だけ離れた平行な
一対の第1線分上に設定されることを特徴とする請求項
1又は2に記載の露光装置。
3. The pattern is arranged at a first pitch in a first direction.
When having a periodic structure, the plurality of positions are
The first direction from the optical axis on the pupil plane of the illumination optical system;
Parallel, separated by a distance corresponding to the first pitch
2. The method according to claim 1, wherein the first line segment is set on a pair of first line segments.
3. The exposure apparatus according to 1 or 2 .
【請求項4】前記照明光の波長をλ、前記第1ピッチを
Pとして、前記照明光の入射角ψがsinψ=λ/2P
となるように、前記各第1線分と前記光軸との距離を設
定することを特徴とする請求項3に記載の露光装置。
4. The wavelength of the illumination light is λ, and the first pitch is
As P, the incident angle の of the illumination light is sinψ = λ / 2P
The distance between each of the first line segments and the optical axis is set so that
An apparatus according to claim 3, characterized in that the constant.
【請求項5】前記パターンが前記第1方向と直交する第
2方向に第2ピッチで配列される周期構造を有すると
き、前記複数の位置は、前記照明光学系の瞳面上で光軸
から前記第2方向に関してそれぞれ前記第2ピッチに応
じた距離だけ離れた平行な一対の第2線分と前記一対の
第1線分との交点に設定されることを特徴とする請求項
3又は4に記載の露光装置。
5. The method according to claim 1, wherein the pattern is a first direction orthogonal to the first direction.
With a periodic structure that is arranged at a second pitch in two directions
The plurality of positions are positioned on an optical axis on a pupil plane of the illumination optical system.
From the second pitch in the second direction.
And a pair of parallel second line segments separated by the same distance
The exposure apparatus according to claim 3, wherein the exposure apparatus is set at an intersection with the first line segment .
【請求項6】前記パターンが第1方向に第1ピッチで配
列され、かつ前記第1方向と直交する第2方向に第2ピ
ッチで配列される周期構造を有するとき、前記複数の位
置は、前記照明光学系の瞳面上で前記第1方向に関して
光軸から前記第1ピッチに応じた距離だけ離れ、かつ前
記第2方向に関して光軸から前記第2ピッチに応じた距
離だけ離れて設定されることを特徴とする請求項1又は
に記載の露光装置。
6. The pattern is arranged at a first pitch in a first direction.
Are arranged in a second direction orthogonal to the first direction.
When having a periodic structure arranged in
Is located on a pupil plane of the illumination optical system with respect to the first direction.
Away from the optical axis by a distance corresponding to the first pitch, and
The distance corresponding to the second pitch from the optical axis in the second direction.
Claim 1 or characterized in that it is set apart away
3. The exposure apparatus according to 2 .
【請求項7】前記基板上に転写すべきパターンに応じて
前記複数の位置が変更されることを特徴とする請求項1
のいずれか一項に記載の露光装置。
7. The method according to claim 1, wherein the plurality of positions are changed according to a pattern to be transferred onto the substrate.
The exposure apparatus according to any one of claims 1 to 6 .
【請求項8】前記照明光学系の瞳面上での光量重心が前
記光軸とほぼ一致することを特徴とする請求項1〜
いずれか一項に記載の露光装置。
8. A light amount gravity center on a pupil plane of the illumination optical system is front.
The exposure apparatus according to any one of claim 1 to 7, characterized that you almost coincides with Kihikarijiku.
【請求項9】前記各位置に強度中心が設定される照明光
の各光量を独立に検出する検出手段を更に備えたことを
特徴とする請求項1〜のいずれか一項に記載の露光装
置。
Wherein said exposure according to any one of claims 1 to 8, characterized in that intensity center in each position, further comprising a detection means for detecting independently the light level of the illumination light set apparatus.
【請求項10】前記照明光学系の瞳面に実質的に配置さ
れ、前記照明光の開口数を規定する空間フィルターを更
に備えることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項
に記載の露光装置
10. The illumination optical system is substantially arranged on a pupil plane.
And a spatial filter defining the numerical aperture of the illumination light is updated.
The method according to any one of claims 1 to 9, wherein
3. The exposure apparatus according to claim 1 .
【請求項11】前記複数の位置でそれぞれ前記照明光の
光量をほぼ等しくすることを特徴とする請求項1〜10
のいずれか一項に記載の露光装置
11. The illumination light at each of the plurality of positions.
11. The method according to claim 1, wherein the light amounts are made substantially equal.
The exposure apparatus according to any one of the above .
【請求項12】前記各位置に強度中心が設定される照明
光の照射によって前記パターンから発生する互いに次数
が異なる2つの回折光が、前記投影光学系の瞳面上でそ
の光軸からほぼ等距離の位置を通るように前記各強度中
を設定することを特徴とする請求項1〜11のいずれ
か一項に記載の露光装置。
12. Diffraction lights having different orders from each other generated from the pattern by irradiation of illumination light whose center of intensity is set at each of the positions are illuminated on a pupil plane of the projection optical system. In each of the above-mentioned strengths, passing through a position almost equidistant from the axis
The exposure apparatus according to any one of claim 1 to 11, characterized in that setting the heart.
【請求項13】前記基板が前記投影光学系の結像位置か
らずれても、前記各位置に強度中心が設定される照明
の照射によって前記パターンから発生する互いに次数が
異なる2つの回折光でその波面収差がほぼ等しいように
前記各強度中心を設定することを特徴とする請求項1〜
12のいずれか一項に記載の露光装置。
13. Even if the substrate is displaced from the image forming position of the projection optical system, the two patterns of diffracted lights having different orders generated from the pattern by the irradiation of the illumination light whose intensity centers are set at the respective positions. The intensity centers are set so that their wavefront aberrations are substantially equal.
An apparatus according to any one of 12.
【請求項14】前記各位置に強度中心が設定される照明
光の前記マスクへの入射角をψ、前記照明光の照射によ
って前記パターンから発生する同次数の2つの回折光の
回折角をθ、前記投影光学系の前記マスク側の開口数を
NAMとすると、前記2つの回折光の一方でsin(θ−
ψ)≦NAMなる関係が満たされることを特徴とする請求
項1〜1のいずれか一項に記載の露光装置。
14. The method of claim 13, wherein the incident angle to the mask of the illumination <br/> light intensity center at each position is set [psi, of the illumination light two diffracted lights of the same order generated from the pattern by irradiation of Assuming that the diffraction angle is θ and the numerical aperture of the projection optical system on the mask side is NAM, one of the two diffracted lights is sin (θ−
The exposure apparatus according to any one of claims 1 to 1 3, characterized in that [psi) ≦ NA M the relationship is satisfied.
【請求項15】前記関係を満たす一方の回折光は、前記
投影光学系の光軸に関して前記パターンから発生する0
次回折光とほぼ対称になることを特徴とする請求項1
に記載の露光装置。
15. One of the diffracted lights that satisfies the above relationship is generated from the pattern with respect to the optical axis of the projection optical system.
Claims 1 to 4, characterized in that a substantially symmetrical order diffracted light
3. The exposure apparatus according to claim 1.
【請求項16】前記照明光の波長をλ、前記照明光の前
記マスクへの入射角をψ、前記投影光学系の前記マスク
側の開口数をNA M とすると、前記基板上に転写可能な
パターンの最小ピッチがλ/(NA M +sinψ)である
ことを特徴とする請求項1〜15のいずれか一項に記載
の露光装置
16. The wavelength of the illumination light is λ, and the wavelength of the illumination light is
The incident angle on the mask is ψ, and the mask of the projection optical system is
And the numerical aperture of the side and NA M, can be transferred on the substrate
The minimum pitch of the pattern is λ / (NA M + sinψ)
The method according to any one of claims 1 to 15, wherein
Exposure equipment .
【請求項17】前記照明光の波長をλ、前記投影光学系
の前記マスク側の開口数をNA M として、前記パターン
はピッチがλ/NA M よりも小さい周期構造を有するこ
とを特徴とする請求項1〜16のいずれか一項に記載の
露光装置
17. The projection optical system, wherein the wavelength of the illumination light is λ,
The numerical aperture as NA M of the mask side, the pattern
This has a smaller periodic structure than pitch lambda / NA M is
The method according to any one of claims 1 to 16, wherein
Exposure equipment .
【請求項18】前記各位置に強度中心が設定される照明
光の開口数と前記投影光学系の前記マスク側の開口数と
の比を0.2〜0.3程度に定めることを特徴とする請
求項1〜1のいずれか一項に記載の露光装置。
18. A numerical aperture of illumination light whose intensity center is set at each of the positions and a numerical aperture of the projection optical system on the mask side.
The exposure apparatus according to any one of claims 1 to 17 , wherein the ratio is set to about 0.2 to 0.3.
【請求項19】照明光学系を通してマスクに照明光を照
射するとともに、投影光学系を介して 前記照明光で基板
を露光する方法において、 前記照明光が所定の入射角で異なる方向から前記マスク
に入射するように、前記照明光学系内で可動光学部材を
移動して、前記照明光学系の瞳面上で光軸から偏心した
複数の位置にそれぞれ前記照明光の強度中心を切り替え
て設定し、 前記複数の位置にそれぞれ前記照明光の強度中心を設定
することで前記基板に与えられる露光量が所定値に達し
た時点で、前記照明光の前記マスクへの照射を終了する
ことを特徴とする露光方法。
19. A method of irradiating a mask with illumination light through an illumination optical system, and applying the illumination light to a substrate through a projection optical system.
The method for exposing the mask , wherein the illumination light is irradiated from a different direction at a predetermined incident angle.
Movable optical member in the illumination optical system so that
Moved and decentered from the optical axis on the pupil plane of the illumination optical system
Switching the intensity center of the illumination light to a plurality of positions
And set the intensity center of the illumination light at each of the plurality of positions.
The exposure amount given to the substrate reaches a predetermined value.
Irradiating the mask with the illumination light at the point in time .
【請求項20】前記複数の位置は、前記照明光学系の瞳
面上で光軸から前記パターンの配列方向に離れるととも
に、前記パターンの微細度に応じて前記光軸との距離
ほぼ等しく設定されることを特徴とする請求項19に記
載の露光方法。
20. The pupil of the illumination optical system, wherein the plurality of positions are
Away from the optical axis on the surface in the arrangement direction of the pattern
The exposure method according to claim 19, the distance between the optical axis in accordance with the fineness of the pattern <br/> characterized Rukoto set to be substantially equal.
【請求項21】前記パターンが第1方向に第1ピッチで
配列される周期構造を有するとき、前記複数の位置は、
前記照明光学系の瞳面上で光軸から前記第1方向に関し
てそれぞれ前記第1ピッチに応じた距離だけ離れた平行
な一対の第1線分上に設定されることを特徴とする請求
項19又は20に記載の露光方法。
21. The pattern according to claim 1, wherein the pattern is formed at a first pitch in a first direction.
When having a periodic structure to be arranged, the plurality of positions are:
The first direction from the optical axis on the pupil plane of the illumination optical system;
Parallel with each other at a distance corresponding to the first pitch
A pair of first line segments.
Item 21. The exposure method according to Item 19 or 20 .
【請求項22】前記照明光の波長をλ、前記第1ピッチ
をPとして、前記照明光の入射角ψがsinψ=λ/2
Pとなるように、前記各第1線分と前記光軸との距離を
設定することを特徴とする請求項21に記載の露光方
法。
22. The wavelength of the illumination light is λ, the first pitch
Is P, the incident angle の of the illumination light is sinψ = λ / 2
The distance between each of the first line segments and the optical axis is set to be P.
The exposure method according to claim 21, wherein the setting is performed .
【請求項23】前記パターンが前記第1方向と直交する
第2方向に第2ピッチで配列される周期構造を有すると
き、前記複数の位置は、前記照明光学系の瞳面上で光軸
から前記第2方向に関してそれぞれ前記第2ピッチに応
じた距離だけ離れた平行な一対の第2線分と前記一対の
第1線分との交点に設定されることを特徴とする請求項
21又は22に記載の露光方法。
23. The pattern is orthogonal to the first direction.
Having a periodic structure arranged at a second pitch in the second direction
The plurality of positions are positioned on an optical axis on a pupil plane of the illumination optical system.
From the second pitch in the second direction.
And a pair of parallel second line segments separated by the same distance
23. The exposure method according to claim 21, wherein the exposure method is set at an intersection with the first line segment .
【請求項24】前記パターンが第1方向に第1ピッチで
配列され、かつ前記第1方向と直交する第2方向に第2
ピッチで配列される周期構造を有するとき、前記複数の
位置は 、前記照明光学系の瞳面上で前記第1方向に関し
て光軸から前記第1ピッチに応じた距離だけ離れ、かつ
前記第2方向に関して光軸から前記第2ピッチに応じた
距離だけ離れて設定されることを特徴とする請求項19
又は20に記載の露光方法。
24. The method according to claim 17, wherein the pattern is formed at a first pitch in a first direction.
Arranged in a second direction orthogonal to the first direction.
When having a periodic structure arranged at a pitch, the plurality of
The position is on the pupil plane of the illumination optical system with respect to the first direction.
Away from the optical axis by a distance corresponding to the first pitch, and
According to the second pitch from the optical axis in the second direction
20. The wireless communication device according to claim 19, wherein the distance is set to be a distance.
Or the exposure method according to 20 .
【請求項25】前記基板上に転写すべきパターンに応じ
て前記複数の位置が変更されることを特徴とする請求項
9〜24のいずれか一項に記載の露光方法。
25. The exposure method according to any one of claims 1 9-24, wherein the plurality of positions in accordance with the pattern to be transferred onto the substrate is changed.
【請求項26】前記照明光学系の瞳面上での光量重心が
前記光軸とほぼ一致することを特徴とする請求項19〜
25のいずれか一項に記載の露光方法。
26. A gravity center of a light amount on a pupil plane of the illumination optical system.
Claim 1 9 to substantially coincide to said Rukoto to the optical axis
The exposure method according to any one of items 25 .
【請求項27】前記各位置に強度中心が設定される照明
光の照射によって前記パターンから発生する互いに次数
が異なる2つの回折光が、前記投影光学系の瞳面上でそ
の光軸からほぼ等距離の位置を通るように前記各強度中
を設定することを特徴とする請求項19〜26のいず
れか一項に記載の露光方法。
27. Two diffracted lights having different orders generated from the pattern by the irradiation of illumination light whose intensity centers are set at the respective positions, on the pupil plane of the projection optical system. In each of the above-mentioned strengths, passing through a position almost equidistant from the axis
The exposure method according to any one of claims 1 9 to 26, characterized in that setting the heart.
【請求項28】前記基板が前記投影光学系の結像位置か
らずれても、前記各位置に強度中心が設定される照明
の照射によって前記パターンから発生する互いに次数が
異なる2つの回折光でその波面収差がほぼ等しいように
前記各強度中心を設定することを特徴とする請求項1
〜27のいずれか一項に記載の露光方法。
28. Even when the substrate is displaced from the image forming position of the projection optical system, two diffracted lights having different orders from each other are generated from the pattern by irradiation of illumination light whose intensity centers are set at the respective positions. 10. The apparatus according to claim 19 , wherein the intensity centers are set so that the wavefront aberrations are substantially equal.
28. The exposure method according to any one of items 27 to 27 .
【請求項29】前記各位置に強度中心が設定される照明
光の前記マスクへの入射角をψ、前記照明光の照射によ
って前記パターンから発生する同次数の2つの回折光の
回折角をθ、前記投影光学系の前記マスク側の開口数を
NAMとすると、前記2つの回折光の一方でsin(θ−
ψ)≦NAMなる関係が満たされることを特徴とする請求
項19〜28のいずれか一項に記載の露光方法。
29. The angle of incidence to said mask illumination <br/> light intensity center at each position is set [psi, of the illumination light two diffracted lights of the same order generated from the pattern by irradiation of Assuming that the diffraction angle is θ and the numerical aperture of the projection optical system on the mask side is NAM, one of the two diffracted lights is sin (θ−
The exposure method according to any one of claims 1 9 to 28, characterized in that [psi) consisting ≦ NA M relationship is satisfied.
【請求項30】前記関係を満たす一方の回折光は、前記
投影光学系の光軸に関して前記パターンから発生する0
次回折光とほぼ対称になることを特徴とする請求項29
に記載の露光装置。
30. One of the diffracted lights that satisfies the above relation is generated from the pattern with respect to the optical axis of the projection optical system.
Claim 29, characterized in that a substantially symmetrical order diffracted light
3. The exposure apparatus according to claim 1.
【請求項31】前記照明光の波長をλ、前記照明光の前
記マスクへの入射角をψ、前記投影光学系の前記マスク
側の開口数をNA M とすると、前記基板上に転写可能な
パターンの最小ピッチがλ/(NA M +sinψ)である
ことを特徴とする請求項19〜30のいずれか一項に記
載の露光方法。
31. The wavelength of the illumination light is λ, and the wavelength of the illumination light is
The incident angle on the mask is ψ, and the mask of the projection optical system is
And the numerical aperture of the side and NA M, can be transferred on the substrate
The minimum pitch of the pattern is λ / (NA M + sinψ)
The exposure method according to any one of claims 19 to 30, wherein:
【請求項32】前記照明光の波長をλ、前記投影光学系
の前記マスク側の開口数をNA M として、前記パターン
はピッチがλ/NA M よりも小さい周期構造を有するこ
とを特徴とする請求項19〜31のいずれか一項に記載
の露光方法。
32. The wavelength of said illumination light is λ, said projection optical system
The numerical aperture as NA M of the mask side, the pattern
This has a smaller periodic structure than pitch lambda / NA M is
The exposure method according to any one of claims 19 to 31, wherein:
【請求項33】前記各位置に強度中心が設定される照明
光の開口数と前記投影光学系の前記マスク側の開口数と
の比を0.2〜0.3程度に定めることを特徴とする請
求項19〜32のいずれか一項に記載の露光方法。
33. The numerical aperture of illumination light whose intensity center is set at each of the positions and the numerical aperture of the projection optical system on the mask side.
The exposure method according to any one of claims 19 to 32 , wherein the ratio is set to about 0.2 to 0.3.
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